Szemrád Emil: A NIKKEL BIOLÓGIAI SZEREPE

Szakmai cikk

353

Szemrád Emil: A NIKKEL BIOLÓGIAI SZEREPE A nikkel a vassal és a kobalttal egyazon elemcsoporthoz tartozik – ez a vascsoport. Mivel a csoport két tagjának – a vasnak és a kobaltnak – már ismerjük a pozitív biológiai szerepét, logikusan feltételezhetjük, hogy a családhoz tartozó nikkel sem marad el többi társától. Ezt a kérdést szeretnénk e cikk keretében körüljárni. A vas atommagja különösen stabilis. Ez a tény az elem kifejezetten nagy kozmikus elterjedtségét eredményezi. A földkéregben a vas a negyedik leggyakoribb elem (tömegrészaránya 6,2% azaz 62 000 ppm) és a második leggyakoribb fém az alumínium után. Legjobban elterjedtek az oxidos és karbonátos ércei. Az élõ szervezetek számára a vas a legfontosabb átmenetifém. A növények fejlõdése elmarad az olyan talajokon, amelyek vagy maguk vashiányosak, vagy a túlzott mértékû lúgosság eredményezi, hogy a vas oldhatatlanná és így a növények számára hozzáférhetetlenné válik. A felnõtt emberi szervezet kb. 4 g vasat tartalmaz (azaz a testsúly kb. 0,005%-át). A vastartalmú fehérjéknek a szervezetben két fõ funkciója van: 1) az oxigén szállítása és tárolása; 2) elektrontranszfer folyamatok közvetítése. A kobalt csak a harmincadik az elemek gyakorisági sorában (tömegrészaránya mindössze 0,0029% a földkéregben, azaz 29 ppm). De ugyanakkor ezen elem széles körben fellelhetõ, mivel több mint 200 kobaltot tartalmazó ásvány létezik. A XVIII. század végén a juhok és szarvasmarhák körében elterjedt egy különös megbetegedés, amelyet „bozótbetegségnek”, vagy „partvidéki kórnak” neveztek el. Csupán a XX. század 30-as éveiben jöttek rá, hogy ez a betegség a kobalt hiánya miatt alakul ki. Kiderült, hogy ez a betegség tulajdonképpen vészes vérszegénység, amely egy vitamin, mégpedig a B12-vitamin hiánya miatt alakul ki a szervezetekben. Ez a hiány akkor is bekövetkezhet, ha a bélcsatornában a kobalt jelen van, de valamilyen oknál fogva nem képes felszívódni a vérbe. A nikkel a hetedik leggyakoribb átmenetifém és a 22. leggyakoribb elem a földkéregben (tömegrészaránya 0,0099%, azaz 99 ppm). Az ipari feldolgozás szempontjából is fontos ásványainak két típusa van: a lateritek (vörös agyagásványok) és a szulfidok. A nikkel biológiai szerepe a múlt század 70-es éveinek közepéig ismeretlen volt, mindaddig, míg nem derítették ki, hogy az ureáz enzim nikkelt tartalmaz és

354

Szakmai cikk

molekulatömege kb. 550 000 Da. Az ureázok pedig számos baktériumban és növényben megtalálhatók; a karbamid hidrolízisét katalizálják: OC(NH2)2 + H2O ® H2N-COO- + NH4+ A vizsgálatok azt mutatták ki, hogy minden ureáz enzim aktív centruma egy pár Ni2+-iont tartalmaz, amelyek egy karboxilátcsoporton keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Az egyik nikkelt ezenkívül két nitrogén-donoratom koordinálja, míg a negyedik kötési hely valószínûleg a karbamid kapcsolódására van fenntartva. Az ureáz optimális katalitikus aktivitását a pH = 6,5-7,5 tartományban éri el. Az ureáz inhibitorai a hidrogén-peroxid, az N-etil-malein-imid, a Hg2+-, Pb2+-, Ag+-ionok. 1926-ban J. Sumner volt az elsõ, aki egy enzimet tisztán, kristályos formában egy babfélébõl kivont. Ez az enzim az ureáz volt, amirõl kimutatta, hogy egy fehérje. Ureázt számos baktérium és felsõbbrendû növény tartalmaz. A baktériumokban újabban 3 másik nikkeltartalmú enzimet is azonosítottak: a hidrogenázt, a CO-dehidrogenázt és a metil-koenzim-M-reduktázt. A hidrogenázok a hidrogén vízzé történõ oxidációját, a CO-dehidrogenáz a szén-monoxid szén-dioxiddá való oxidációját, míg a metil-koenzim-M-reduktáz a szén-dioxid metánná történõ átalakulását katalizálja. Bizonyos hidrogenázok Ni és Fe atomokat tartalmazó metalloenzimek, melyek katalizálni tudják a hidrogénnel kapcsolatos redoxireakciót. A reakció, amelyet katalizálnak, igen egyszerû: 2H+ + 2e- Ý H2 A hidrogenáz igen sokféle reakcióban részt vesz, s ez azt is jelenti, hogy az elsõ és legalapvetõbb enzimek közé kell sorolnunk. E reakciók általában energiatermelõ folyamatok: 4H2 + CO2 ® CH4 + 2H2O (biogáztermelés) H2 + S ® H2S 4H2 + H2SO4 ® H2S + 4H2O H2 + HNO3 ® HNO2 + H2O H2 + 0,5O2 ® H2O Ezen reakciók játszódnak le az úgynevezett hipertermofil mikroorganizmusok szervezetében, amelyek többsége csak anaerob körülmények között képes növekedni. Vannak azonban olyan baktériumok is, amelyek a hidrogént fogyasztó csoportokkal ellentétben elsõsorban hidrogént, úgynevezett „biohidrogént”

Szakmai cikk

355

fejlesztenek. Ezek közé tartoznak, például, a Thermococcales rendhez tartozó baktériumok, amelyek hidrogenázai elektronátadóként képesek hasznosítani a NADPH-t (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfátot). Ez adta az ötletet egy olyan rendszer kifejlesztésére, amellyel cukorból hidrogén termelhetõ, meglepõen jó hatásfokkal. A cukor cellulózból vagy keményítõbõl nagy mennyiségben elõállítható. Ilyen összetett cukrok bõségesen keletkeznek biomassza formájában a napenergiát fotoszintézissel megkötõ növényekben, például az algákban. A felnõtt ember szervezetében kb. 10 mg nikkel található. Rendszerint az izomszövetekben, májban, vesében, tüdõben, hasnyálmirigyben, pajzsmirigyben, hipofízisben, az agyban és a hámszövetben koncentrálódik. Bélrendszerünkbõl a nikkel felszívódására nagy hatással vannak a vas, cink, magnézium és a kalcium. Észrevették, hogy a kor elõrehaladtával, azaz idõsebb korban a nikkel a tüdõben dúsul. A szervezetbõl a nikkel általában a széklettel távozik. Ez az elem kedvezõen hat a vérképzés folyamataira, szelektíven gátol számos RNS-t, részt vesz hormonok mûködésében és egyes enzimek aktiválásában, mégpedig azon enzimek esetében, amelyeknek szerepük van a glükóz metabolizmusában, de aktiválja az argináz, karboxiláz, tripszin és az acetil-koenzim-A-szintetáz enzimeket is. A nikkel a vérképzésre való hatásával hasonlít a kobaltra, és következésképpen hatásos serkentõje a hemoglobin-szintézisnek, jelentõsen javítja a hozzáférhetõ vas felhasználását. A nikkel felelõs a daganatellenes immunitás szabályozásáért, mivel a nikkelhiány csökkenti a megfelelõ specifikus sejtek aktivitását. Ezen immunsejtek a nikkelfüggõ T-limfociták az immunfehérjék (citokinok) aktivátoraiként szerepelnek. Kis koncentrációkban a nikkel egyes érzékeny egyéneknél bõrgyulladást és ekcémát válthat ki. A nikkelhiány a növekedés lassulását és a hemoglobin szintjének a vérben való csökkenését, az hámszövet megváltozását és a pigmentáció sérülését okozza. A nikkelhiány a máj funkcióit kedvezõtlenül befolyásolja, mivel a zsírok felhalmozódását okozza a májban. Azt is megfigyelték, hogy a vérszegénység különbözõ fajtáinál a nikkelszint a vérben csökken. Nikkel túladagolása ritkán fordul elõ. Az elem toxikus és napi adagja nem haladhatja meg a 20-40 mg-ot. Ha pedig huzamosabb ideig nikkelfelesleg kerül az emberi szervezetbe, sérülések jelennek meg a szív- és érrendszerben, az idegrendszerben, valamint a tápcsatornában, kedvezõtlen változások alakulnak ki a vérképzésben, a szénhidrát- és nitrogén-anyagcserében, zavarok keletkeznek a pajzsmirigy mûködésében és az ember reproduktív funkcióiban. Megfigyelték, hogy a nagy

356

Szakmai cikk

nikkeltartalmú vidékeken élõ egyéneknél gyakoriak a bõrkeményedések bõrfüggelékek, amelyeket a szaruhártya kifekélyesedése is súlyosbíthat. A nikkel túladagolásakor a következõ tünetek léphetnek fel: szapora szívverés (tachycardia), vérszegénység (anémia), bõrgyulladás, csökken a fertõzõ betegségekkel szembeni védekezõ hatás, a felsõ légutak nyálkahártyáját izgatja, megjelenik az idegrendszer túlzott ingerlékenysége, a szervezet ellenálló-képessége csökken, beáll a szervezetben a magnéziumhiány, a vas és/vagy a cink akkumulálódik, a csontszövetek fejlõdése visszamarad, tüdõ- és agyödéma (vizenyõ) alakulhat ki, megnõ a rosszindulatú daganatok fejlõdésének az esélye. A napi nikkelszükségletet az életkortól, nemtõl és a testsúlytól függõen elég széles tartományban próbálják megbecsülni: 20-300 mikrogramm (µg). Általában a nikkel kétféleképpen kerülhet szervezetünkbe: a táplálék vagy a levegõ által. Naponta az emberi szervezetbe a táplálékkal átlag 0,15-0,6 mg nikkel kerül. A levegõbe a nikkel leggyakrabban a dohányfüsttel kerül, illetve ipari füsttel. A leggyakoribb nikkelforrások növényi vagy állati eredetûek. Általában több nikkelt tartalmaznak a növényi, mint az állati termékek. Aránylag gazdagok nikkelben a következõ növényi termékek: petrezselyem, saláta, spenót, sóska, zabpehely, hajdinakása, tea, diófélék, kakaó, csokoládé, babfélék, gabona, kapor, hagyma, meggy, fekete ribiszke, barack, gombák. Legfõbb állati eredetû nikkelforrások: hús, hal, máj, tej és tejtermékek, tyúktojás. A nikkel kb. 25%-a a vízfogyasztással kerül szervezetünkbe. Ezek után a környezetünk különbözõ mintáiban található nikkel koncentrációját szeretném közölni világviszonylatban és Kárpátalja (Ukrajna) viszonylatában (a szerzõ által meghatározott adatok) a következõ táblázatban. Környezetünk különbözõ mintáiban található nikkelkoncentráció

Szakmai cikk

357

* Mintavétel és minta-elõkészítés: A vizek (ivóvizek, ásványvizek) esetében 25-30 liternyi térfogatból indultunk ki. Ezt a vízmennyiséget bepároltuk, a fennmaradt szárazanyagot kis mennyiségû gyenge savban oldottuk (pH = 5,2). Ezen oldatból a nikkelt más nehézfémekkel együtt 8-oxikinolinnal kicsaptuk. A kapott csapadékot óvatosan elégettük, s a keletkezett 3 hamut 1 cm gyenge savban feloldottuk. Ebbe az oldatba 2% In2O3-t juttattunk, mivel az indium a belsõ standard szerepét játszotta. Talajmintákat és a tápszermintákat savban oldottuk, majd megfelelõ hígítás után pH = 5,2 oldathoz 8-oxikinolint adagoltunk. Az ezután következõ mûveletek ugyanazok, mint a vizek esetében. A nikkeltartalom meghatározását bonyolult vegyi dúsítással egybekötött emissziós színképelemzéssel végeztük.

Amint az a fentiekbõl kitûnik, a napi nikkelbevitel szervezetünkbe elég széles tartományban változik. A mi kárpátaljai rendszeres többéves vizsgálataink arra engednek következtetni, hogy a kárpátaljai lakosok napi bevitele 0,02-0,45 mg nikkelnek felel meg. Jelenleg a nikkel biológiai szerepének megítélésében a tudóstársadalom megoszlik. A kutatók egy része azt vallja, hogy a nikkel az emberi szervezetben szükséges nyomelem, amely aktívan vesz részt a szervezet számos fiziológiai folyamatában. A kutatók másik csoportja úgy véli, hogy mivel a nikkel és a kobalt tulajdonságai hasonlóak, ezért a nikkel mintegy erõsíti (katalizálja) a kobalt ismert fiziológiai hatását. A kutatók harmadik csoportja azon a véleményen van, hogy a nikkelnek mint nyomelemnek az esszencialitása az ember esetében egyelõre nem bizonyított. A kutatók negyedik kategóriája a nikkelt kizárólag toxikus elemként értékeli. A felsoroltak alapján azt szeretnénk ajánlani a tisztelt olvasóknak, hogy a vas és a kobalt mellett a velük rokon elem, a nikkel egyre jobban megismert biológiai szerepét is kövessük méltó figyelemmel. A hosszú távú kutatások idõvel kiderítik a nikkel biológiai szerepét valamennyi élõ szervezetben s elsõsorban az emberi szervezetben.

358

Mi lett belõled ifjú vegyÉSZ?

Mi lett belõled ifjú vegyÉSZ? – Dr. Kotschy András, a Servier Kutatóintézet Zrt. Rákkutatási Kémiai Divíziójának igazgatója 1. Mikor nyertél vagy értél el helyezést kémiai diákolimpián/OKTV-n/Irinyi-versenyen? A kémiai versenyzést 3. gimnazistaként (ma 11. osztály) kezdtem. Az OKTV faktos kategóriáját ez évben (1985-86) és a következõben (1986-87) is sikerült megnyernem. 1987-ben bekerültem a magyar kémiai diákolimpiai csapatba, ahol ezüstérmet szereztem. Amilyen szerencsém volt, az 1987-es diákolimpiát Magyarország szervezte, így egészen Veszprémig jutottunk. Mivel a csapatkísérõk magyar egyetemisták voltak, jelentõs részük vegyészhallgató és korábbi olimpikon, így fergeteges hangulat volt a kollégiumban, különösen a versenynapok elmúltával. 2. Ki volt a felkészítõ tanárod? Hogyan gondolsz vissza rá? A kémia szeretetét és a vegyészi hivatást elsõsorban gimnáziumi tanáromnak, dr. Körner Miklósné, Éva néninek köszönhetem. Éva néni 60 felett járó, kis termetû, madárcsontú asszony volt, akinek szigorát én, a 195 centis langaléta kezdetben nehezen viseltem, és azt kerestem, hogyan tudnék borsot törni az orra alá. Az õ tanári és emberi zsenialitásának köszönhetõen mire az elsõ (9.) osztály végére értünk, már azt kerestem, hogyan tanulhatnék meg minél többet kémiából. Éva néni számára érték volt, ha valaki a kémia és a tanulás mellett mással is foglalkozott. A mai napig nagy hálával emlékezem mosolygós arcára. Iskolám akkoriban Ságvári Endre nevét viselte, most az ELTE Trefort Ágoston Gyakorlóiskolája. 3. Milyen indíttatásból kezdtél el a kémiával komolyabban foglalkozni? A kémia mûvelése a családunkban ismeretlen volt. Megboldogult nagymamám volt az egyetlen, aki saját bevallása szerint szerette ezt a tárgyat. Azt tudtam, hogy természettudományos érdeklõdésû vagyok, de a kémiával való foglalkozást egyedül gimnáziumi tanáromnak köszönhetem. A kémia fakt és szakkör után nem volt kérdés, hogy az ELTE-re jelentkezem vegyésznek, és a kémia azóta is kitölti életemet. 4. Ismerted-e diákkorodban a KÖKÉL-t? Hallottam róla, de soha nem forgattam. Annyi feladatot kaptunk Éva nénitõl, hogy nem hiányzott.

Mi lett belõled ifjú vegyÉSZ?

359

5. Hozzásegítettek-e a pályaválasztásodhoz a versenyeken elért eredmények? Pályaválasztásomhoz nem a versenyeredmények, hanem a mögöttük megbúvó kémiaszeretet segített hozzá. Igazából szerencsém volt, mert amikor válaszúthoz értem életemben, éreztem, tudtam, hogy merre kell mennem, és ezen döntéseimet soha nem bántam meg. 6. Mi a végzettséged és a pillanatnyi foglalkozásod? (Maradtál-e a kémiai pályán? Ha nem, miért?) Vegyészként végeztem az ELTE-n, utána doktoráltam és egyetemi pályára álltam, ahonnan 12 év után nyergeltem át jelenlegi munkahelyemre és beosztásomba. A Servier francia gyógyszergyár rákkutatási kémiai részlegét vezetem, ami szerencsés módon Budapesten található a Servier Kutatóintézetben. 7. Nyertél-e más versenyt, ösztöndíjat (hazait, külföldit)? Egyetemi tanulmányaim során 1990-ben megnyertem egy nemzetközi analitikai kémiai versenyt, és mind ebben az évben, mind két évvel késõbb tagja voltam a gyõztes ELTE-s csapatnak. Diákként, majd kutatóként is több hazai és külföldi ösztöndíjat nyertem, melyek segítségével Európa több országában is tanulhattam, kutathattam. 8. Mit üzensz a ma kémia iránt érdeklõdõ diákoknak? Kevés olyan tudomány van, amely ilyen erõsen ötvözi az elméleti tudást a gyakorlati megvalósítással. A kémiában az "elvont" elméleti kutatók és a "piszkos kezû" gyakorlati szakemberek jól megférnek együtt, ráadásul még az eredményeink társadalmi hasznosulását is megérhetjük. Nem mellékes módon a kémiai tudás piacképesség szempontjából is elõkelõ helyen áll. Szóval tanulni, világot látni és hazatérni! 9. Mi a hobbid a kémián kívül? Amíg idõm engedte, énekeltem kórusban és kosárlabdáztam. Manapság fõbb hobbijaim a családom (3 gyermekkel), barátaink és a természetben együtt töltött idõ (úton, hegyekben, vízen). 10. Van-e kémikus példaképed (akár kortárs is)? Miért pont õ? Nincs klasszikus értelemben vett példaképem, de úgy tartom, hogy mindenkitõl lehet tanulni, és ezt igyekszem a mindennapokban is megvalósítani. Ugyanakkor volt és van néhány mentorom, akiktõl az átlagnál többet igyekszem átvenni, és saját egyéniségemhez alakítva magamba olvasztani.

360

Gondolkodó

GONDOLKODÓ

Feladatok kezdõknek Szerkesztõ: Borbás Réka és Zagyi Péter ([email protected], [email protected]) A formai követelményeknek megfelelõ dolgozatokat 2013. január 7-ig postára adva a következõ címre várjuk: KÖKÉL Feladatok kezdõknek ELTE Kémiai Intézet Budapest 112 Pf. 32 1518 K176. A növények fejlõdéséhez 3 makroelem, a nitrogén, a foszfor és a kálium különösen fontos. Mindhárom pótolható az úgynevezett összetett NPK-mûtrágyák segítségével. Ezek jellemzõ három összetevõje az ammónium-dihidrogén-foszfát, az ammónium-hidrogén-foszfát és a kálium-nitrát. Egy ajánlás szerint szántás után négyzetméterenként 5-5 g nitrogén és foszfor, illetve 4 g kálium pótlása javasolt. a)

A három felsorolt összetevõ milyen tömegarányban felelne meg az ajánlásnak? Egy gazdálkodó kifogyott az összetett NPK-mûtrágyából, de a következõ mûtrágya-alapanyagokból van még a raktárában: kálium-klorid, nátrium-nitrát, ammónium-nitrát, kalcium-hidrogén-foszfát (2 kristályvízzel), kalcium-hidrogénfoszfát (1 kristályvízzel). b) Milyen anyagokat és milyen mennyiségben keverjen össze, ha 30 ha területet szeretne az ajánlás szerint mûtrágyázni a mûtrágya össztömegét minimálisan tartva? (belorusz feladat)

Gondolkodó

361

K177. Kristályvizét részben elvesztett réz-szulfát 10,00 grammjához 10,00 gramm vizet adunk. Az oldódási egyensúly beállása után a szilárd és a folyadékfázis tömegaránya 25°C-on 0,8316. a) b)

Hány mol kristályvizet tartalmazott 1 mol réz-szulfátra vonatkoztatva a kiindulási só? Hány gramm vizet adjunk a 10,00 gramm kiindulási sóhoz, hogy a szilárdés a folyadékfázis tömegaránya 1:1 legyen?

25°C-on 100 g víz 18,00 g vízmentes réz-szulfátot old. (Borbás Réka) K178. 1,0000 gramm cinket réz(II)- és nikkel(II)-ionokat tartalmazó oldatba dobunk, majd egy idõ után a szilárd anyagot leszûrve és desztillált vízzel mosva azt tapasztaljuk, hogy tömege 0,9940 grammra csökkent. Ezután a mintát híg salétromsavval kezeljük; eközben 353,4 cm3 25oC hõmérsékletû, 101 kPa nyomású gáz fejlõdik. a) b)

Milyen anyagmennyiség-arányban vált ki a réz és a nikkel a cink felületére? Milyen volt a kiszûrt, három fémet tartalmazó minta tömegszázalékos összetétele? (Borbás Réka)

K179. A laborban takarításkor találtunk két színtelen folyadékot tartalmazó üveget, amelyen a címke elmosódott, csak annyi látszik, hogy valamilyen nitrátot tartalmaznak, és a töménysége mindkettõnek 1,00 mol/dm3. Amikor az oldatokhoz ammóniaoldatot adtunk, mindkettõben ugyanolyan színû csapadék vált le. Szintén azonos – de az elõzõtõl eltérõ – színû csapadék leválását láthattuk kálium-kromát-oldat hozzáadásakor, illetve ammónium-szulfid-oldat hozzáadására. Ezek után az oldatok 10,00-10,00 cm3-es részleteivel a következõ méréseket végeztük. Az oldatokhoz a csapadék teljes leválásáig adagoltuk az ammóniaoldatot, leszûrtük, megszárítottuk és lemértük a csapadék tömegét, amely elsõ esetben 2,412 grammnak adódott, a második oldat esetében pedig 2,600 grammnak. Hasonlóképp az elsõ oldat 10,00 cm3-ébõl 3,232 gramm csapadék vált le fölös mennyiségû K2CrO4-oldat hozzáadására. A második oldat 10,00 cm3-ébõl fölös mennyiségû ammónium-szulfid-oldattal 2,570 gramm csapadékot választottunk le. a) b)

Milyen oldott anyag van a két ismeretlen oldatban? Milyen színû csapadékok váltak le az ammónia, a kálium-kromát és az ammónium-szulfid adagolásakor?

362

c) d)

Gondolkodó

Milyen változást figyelhettünk meg, ha az oldatokhoz KI-oldatot adtunk elõször kis mennyiségben, majd feleslegben? Mekkora tömegû csapadék vált le, amikor a második oldathoz fölöslegben K2CrO4-oldatot adtunk? (Borbás Réka)

K180. Egy 5,00 dm3-es tartályba, amely 101 kPa nyomású, 25°C hõmérsékletû oxigéngázt tartalmaz, 1,00 g kén-hidrogént juttatunk, majd tökéletesen elégetjük. a) b) c) d)

Mi lesz a gázelegy térfogat-százalékos összetétele az égés után? Mekkora lesz a gázok hõmérséklete, ha az égés során keletkezõ hõ 20%-a a tartályt melegíti, és csak a maradék fordítódik a gáz hõmérsékletének emelésére? Mekkora lesz a tartályban uralkodó nyomás? Milyen folyamat zajlik le a tartályban, ha azt 20 oC-ra hûtjük?

A képzõdéshõk: DkH(H2S, g) = –20,1 kJ/mol, DkH(SO2, g) = –297 kJ/mol, DkH(H2O, g) = –242 kJ/mol. A fajhõk: cv(H2O, g) = 1,386 kJ/(kg×K), cv(SO2, g) = 0,477 kJ/(kg×K), cv(O2, g) = 0,653 kJ/(kg×K). (Borbás Réka)

Gondolkodó

363

Feladatok haladóknak Szerkesztõ: Magyarfalvi Gábor és Varga Szilárd ([email protected], [email protected]) A formai követelményeknek megfelelõ dolgozatokat 2013. január 7-ig postára adva a következõ címre várjuk: KÖKÉL Feladatok haladóknak ELTE Kémiai Intézet Budapest 112 Pf. 32 1518 H176. A) Egy gázelegy etánt, etilént és acetilént tartalmaz, széntartalma 90 tömegszázalék. Mennyi lehet az egyes komponensek minimális és maximális mólszázalékos mennyisége ebben a keverékben? (Stirling András) B) Egy oxigént nem tartalmazó, aranysárga színû vasércbõl 845 grammot egy jól zárható reaktorba tettek. A tartályt 1,000 kg tiszta oxigénnel töltötték meg, majd lezárták és 1000 °C fölé melegítették. A kiindulási hõmérsékletre visszahûtve a reaktort a nyomás az eredeti értékhez képest 15,02 %-kal csökkent. A tartályt kinyitva egyetlen anyagnak tûnõ, fekete port találtak benne, amelynek a kéntartalma elhanyagolhatóan kicsi volt. A tartályból kiáramló kétkomponensû gázelegyben a kén-dioxid koncentrációja 53,03 térfogatszázalék volt. Mi az eredeti vasérc tapasztalatai képlete? Írd fel a vasérc és az oxigén közötti reakció egyenletét! (Lente Gábor) H177. Malonsavat tartalmazó vizes oldatokban mely pH-értéknél maximális a sav egyszeresen protonált formájának aránya a sav teljes mennyiségéhez képest? Az anionok hány százaléka van ekkor egyszeresen protonált formában? Adatok: pK1 = 2,77, pK2 = 4,44 (Vörös Tamás)

364

Gondolkodó

H178. A kristályvíztartalmú szervetlen A vegyületet 300 °C fölé hevítve a B anyaggá alakul át, amely egy fém sztöchiometrikus oxidja. Ez 69,92 (m/m) % fémet tartalmaz, tömege a kiindulási anyag 29,5%-a. B anyagot 1200 °C fölé hevítve C anyaggá alakul át. Ez 72,34 (m/m)% fémet tartalmaz. a) Mi a B és C anyag képlete? Írd fel a B-bõl C-be alakulás egyenletét! Ha 10,00 g A anyag hevítése során keletkezõ gõzöket 100 g vízben nyeletjük el, a tömegnövekedés 7,05 g lesz. Az – egyébként erõsen savas – oldatot 1,000 dm3-es mérõlombikba mossuk, jelre töltjük, majd 10,00 cm3-es részletéhez 10 cm3 desztillált vizet és fenolftaleint indikátort adva elkezdjük 0,1 mol/dm3-es (f= 0,987) NaOH-oldattal titrálni. A fogyás 11,25 cm3. A megtitrált oldat kisebb részletéhez BaCl2-oldatot adva nem észlelünk csapadékleválást, egy másik részlethez AgNO3-oldatot csepegtetve fehér csapadék válik le, mely 2 mol/dm3-es NH3-oldatban könnyen oldódik. b) Mi az A anyag képlete? Írd fel az A-ból B-be alakulás egyenletét! (Kramarics Áron) H179. Traube munkatársaival 1899-ben a következõ kísérletet hajtotta végre. Kénsav oldatát nagy áramerõsséggel elektrolizálta, majd az oldathoz frissen készített, finom eloszlású Ba3(PO4)2-t adott. Rövid várakozás után a csapadékot szûrte. Ezzel az eljárással állította elõ az A savat is tartalmazó oldatot, amelyet szerves kémiai átalakításokban gyakran használnak. A kapott oldatot két részre osztva, mindkettõhöz feleslegben lévõ szilárd KI-t adott. Az egyik oldatban a megjelenõ jódot 0,050 mol/dm3-es nátrium-tioszulfát-oldattal titrálva a fogyás 13,0 cm3 volt. A másik részlethez sósavas BaCl2-oldatot adott, és ekkor 303 mg csapadék vált le. Az A sav rendkívül bomlékony, kristályos formában pedig robbanékony. Kristályos változatának elõállításához a B vegyületet kell reagáltatni vízmentes hidrogén-peroxiddal (amely szintén könnyen robban). A B vegyület vízzel hevesen reagál, a keletkezõ savas oldat mind ezüst-nitrát-oldattal, mind bárium-klorid-oldattal csapadékot ad. Az ezüstcsapadék ammóniában és tioszulfát-feleslegben is oldódik. A B vegyületet az iparban két erõsen korrozív gáz (C, D) 1:1 arányú reakciójával állítják elõ. A C gáz hidrogéntartalma 2,74 m/m%, míg D oxigéntartalma 60,0 m/m%. a) Mit jelölnek az A-D betûk? b) Rajzold fel az A és B vegyületek szerkezetét! c) A az elektrolízis mellékreakciójában keletkezik. Mi a kénsav elektrolízisének fõ reakciója? Mit tartalmazott még a Traube által elõállított oldat? d) Írd fel a lejátszódó folyamatok rendezett egyenletét! (Varga Szilárd)

Gondolkodó

365

H180. Egy szerves kémiai laboratóriumban egy címke nélküli üveget találtak, melyben fehér por volt. Az anyag meghatározásához 3,045 g-ot levegõn elégettek. A keletkezõ füstgázt 200 cm3 60 °C-os H2O2-oldaton vezették át. A keletkezõ oldatból a hidrogén-peroxid-felesleget eltávolították, és savtartalmának meghatározásához a következõ mérést hajtották végre: 10,0 cm3-es részletét 0,5 mol/dm3-es NaOH-oldattal (f=0,989) titrálták: a fogyás 8,09 cm3 volt. Az égetést ugyanekkora méretben, sztöchiometrikus mennyiségû oxigént alkalmazva megismételték, a füstgázt tömény kénsavas mosás után Ba(OH)2-oldatba vezették, melynek tömege 4,32 g-mal növekedett és 0,982 dm3 gáz maradt vissza (25 °C, 101 kPa nyomás). Az anyag egy újabb részletét vízben feloldva, a Hinsberg-próbát elvégezve azt tapasztaljuk, hogy para-toluol-szulfonil-klorid hozzáadására csapadék vált le, amely tömény lúgoldatban oldódott. a) Mi a vegyület összegképlete? b) Rajzold fel a molekulát, add meg a nevét és térszerkezetét! (Bacsó András) HO-88. A kén-hidrogén vizes oldata alapreagens. A H2S elsõ disszociációs állandójára általánosan elfogadott a Ks1 = 10–6,9 érték, a második legalább három nagyságrenddel kisebb ennél. A kén-hidrogén oldhatósága vízben 4 g/dm3. a) Mekkora a telített H2S-oldat pH-ja? A telített oldatot lúgosítva milyen pH-n lesz a kén-hidrogén 99%-a HS– formában? A vegyület második savi disszociációs állandójával kapcsolatban elég különbözõ értékeket olvashat az ember. A magyar tankönyvekben tipikusan a Ks2 = 10–13-10–14 körüli értékek szerepelnek. b) A 10–14 értéket használva, 5 mol/dm3-es OH–-ion-koncentráció mellett a kén-hidrogén hány százaléka lenne szulfidion formában? A gyakorlati tapasztalatok azonban azt mutatják, hogy ezek az értékek valószínûleg nem megfelelõek. Spektroszkópiai mérések során azt tapasztalták, hogy a H2S-oldatot folyamatosan lúgosítva (a térfogatváltozás elhanyagolható) 5 mol/dm3-es OH–-ion koncentrációig nem csökken a HS–-ion koncentrációja, amennyiben az oxigént kizárjuk a rendszerbõl. c) Feltételezve, hogy a 1% koncentrációcsökkenés már kimutatható lenne, milyen becslés adható ez alapján a második disszociációs állandóra? A gyakorlatban azonban ilyen erõsen lúgos oldatokban végzett mérések alapján nem végezhetõ el egyszerûen a savi állandó meghatározása. d) Ennek mi lehet az oka? A savi állandó becslésére természetesen felhasználhatjuk a fém-szulfidok leválását is. A szervetlen kvalitatív analitika tapasztalatai szerint pár csepp reagens savoldattal savanyítva meg a vizsgálandó oldatot, majd telített H2S-es vizet adva hozzá az ón(II)-szulfid már leválik, a cink-szulfid még nem.

366

Gondolkodó

e)

Milyen becslést adhatunk a második savi állandóra ha feltételezzük, hogy i) a fémion koncentrációja az eredeti oldatban 0,01 mol/dm3 ii) a savanyítást reagens salétromsavval végezzük, úgy, hogy a fémion oldatában c(HNO3)= 0,2 mol/dm3 iii) azonos térfogatokat öntünk össze a vizsgálandó oldatból és a H2S-es vízbõl. pL(ZnS)=22,9 pL(SnS)=26,0. Érdekes tapasztalat, hogy savanyítás nélkül a ZnS is leválik a fenti kísérletben. f) Mekkora lesz az így kapott oldat pH-ja? (Kramarics Áron)

HO-89. A cukrok nyílt láncú formáinak szerkezetét a legtöbbször Fischerprojekciók segítségével rajzolják fel (lásd KÖKÉL 2005/2 szám, Feladatok haladóknak rovatát) úgy, hogy a szénhidrát karbonilcsoportja a Fischer projekció tetejére kerül. Véletlen szerencse volt, hogy a poláris fény síkját jobbra forgató glicerinaldehid, vagyis a D-glicerinaldehid esetében az aszimmetrikus szénatomon a hidroxilcsoportot a Fischer-projekció jobb oldalára rajzolták. Jóval késõbb derült ki, hogy ez a valódi térszerkezetnek felel meg. 1906-ban javasolták (Rosanoff), hogy a glicerinaldehidet használják referenciaként a cukrok konfigurációjának besorolásakor. A többi monoszacharidot is D- és L-cukrok közé sorolták a karbonilcsoporttól legtávolabbi aszimmetrikus szénatomjuk szerkezete alapján. Azaz a D-cukrok esetében a legalsó aszimmetrikus szénatomon az OH-csoport jobbra, az L-cukrok esetén balra áll. a) Írd fel a D-glicerin-aldehid Fischer-projekcióját és térbeli, perspektivikus szerkezetét. Írd fel az összes D-aldopentóz Fischer-projekcióját! Az aldózokat salétromsavval kezelve aldehid- és CH2OH-csoportjuk oxidálódik a megfelelõ dikarbonsav keletkezése közben. Ezeket a vegyületeket nevezik cukorsavaknak vagy aldársavaknak. Ezt a reakciót is használta Emil Fischer a cukrok térszerkezetének felderítése során. b) Hány cukorsav keletkezhet a D-aldopentózokból? Írd fel Fischerprojekciójukat! Melyek optikailag aktívak és melyek enantiomer párok? Szelén-dioxid segítségével C=C kettõs kötéssel szomszédos szénatomok hidroxilezését lehet elvégezni. A dietil-cisz-glutakonát ((Z)-pent-2-éndisav dietil-észtere) etanolban, szelén-dioxid jelenlétében végzett hevítése során kapott keveréket két részre osztották miután a glutakonát elreagált. Az egyik részletet enyhén lúgos kálium-permanganát-oldattal, a másikat hangyasavas hidrogén-peroxiddal reagáltatták. Mindkét részlet feldolgozását hidrolízissel fejezték be.

Gondolkodó

367

A kettõs kötést tartalmazó szerves vegyületekbõl könnyen lehet 1,2 helyzetû diolokat elõállítani, ehhez alapvetõen két sztereokémiailag eltérõ módszert használnak. Az egyik a különbözõ fémek (Mn, Os) segítségével végrehajtott ún. dihidroxilálási rekció:

A másik a peroxi-karbonsavak, illetve hidrogén-peroxid segítségével létrehozott epoxid gyûrûn keresztül lejátszódó reakció, amelynek hidrolízisével szintén diolokhoz juthatunk.

c)

Írd fel a cisz-glutakonsav szerkezetét! Hányféle végtermék keletkezik a fenti reakciókban (a hidrolízis végére)? Írd fel Fischer-projekciójukat! Melyek optikailag aktívak és melyek enantiomer párok? (orosz feladat)

HO-90. A fémion-fém rendszerek redoxireakcióinak magyarázatára gyakran a standard elektródpotenciál fogalmát használják. Ez a módszer az esetek nagy többségében helyes következtetésekhez vezet, ám nem árt tudni, hogy az elektródpotenciál több körülménytõl is függ. a) Milyen redoxireakciót várnánk az elektródpotenciálok alapján a következõ galváncellák összeállításakor, és miért: i. Standard Ni2+/Ni és standard Cd2+/Cd elektród ii. Standard Ni2+/Ni elektród, és Cd2+/Cd elektród pH=11 értéken iii. Ni2+/Ni elektród pH=11 értéken, és standard Cd2+/Cd elektród iv. 25°C-on: 1) fém Cd érintkezik 1,00 dm3 oldattal, melyben 5,814 g CdSO4-ot oldottunk 2) fém Ni érintkezik 1,00 dm3 oldattal, melyben 158,0 mg NiSO4-ot és 200,0 mg NaCN-ot oldottunk. b) Összeállítjuk a következõ elektródot: 100,0 cm3 vízben oldunk 25,02 mg CdSO4-ot, majd hozzáadunk 20,00 cm3 0,2100 mol/dm3 KI-oldatot, és Cd-elektródot mártunk bele. Ezt összekapcsoljuk egy olyan félcellával, ahol Ni-elektród érintkezik 100,0 cm3 1,00·10-4 mol/dm3-es Ni2+-oldattal.

368

Gondolkodó

Mekkora tömegû szilárd NaOH-ot kell hozzáadnunk a Ni2+-tartalmú elektrolithoz, hogy ne folyjék áram a cellában? Elegyítéskor és szilárd anyagok oldásakor az esetleges térfogatváltozástól eltekinthetünk. e0(Ni2+/Ni) = –0,23 V, e0(Cd2+/Cd) = –0,40 V, pL[Cd(OH)2]=13,5; pL[Ni(OH)2]=17,19; lgb4([Ni(CN)4]2-) = 31,11; lgb1([CdI4]2-) = 2,48; lgb2([CdI4]2-) = 3,92; lgb3([CdI4]2-) = 5,00; lgb4([CdI4]2-) = 6,10. (Berta Dénes)

Kémia idegen nyelven

369

KÉMIA IDEGEN NYELVEN

Kémia angolul Szerkesztõ: MacLean Ildikó Kedves Diákok! A 2012/5. számban az elõzõ lapszámban ismertetett tematikának megfelelõen szerves kémiához kapcsolódó fordítási feladatot kaptok a téli szünetre. Az itt megjelenõ szöveget ebben a formában fordítsátok le, ne az eredeti forrásokból dolgozzatok, azoknak csak bizonyos részei kerültek be a fordítandó szövegbe. Beküldési határidõ: 2013. január 7. A fordítást továbbra is kizárólag a következõ e-mail címre küldjétek: [email protected]. 1./ Aromatic hydrocarbons An aromatic hydrocarbon or arene is a hydrocarbon with alternating double and single bonds between carbon atoms forming rings. The term ‘aromatic’ was assigned before the physical mechanism determining aromaticity was discovered, and was derived from the fact that many of the compounds have a sweet scent. The configuration of six carbon atoms in aromatic compounds is known as a benzene ring, after the simplest possible such hydrocarbon benzene. Aromatic hydrocarbons can be monocyclic or polycyclic. Some non-benzene-based compounds called heteroarenes, which follow Hückel's rule, are also aromatic compounds. In these compounds, at least one carbon atom is replaced by one of the heteroatoms, oxygen, nitrogen, or sulfur. Examples of non-benzene compounds with aromatic properties are furan, a heterocyclic compound with a five-membered ring that includes an oxygen atom, and pyridine, a heterocyclic compound with a six-membered ring containing one nitrogen atom.

370


Benzene ring model Benzene, C6H6, is the simplest aromatic hydrocarbon and was recognized as the first aromatic hydrocarbon, with the nature of its bonding first being recognized by Friedrich August Kekulé von Stradonitz in the 19th century. Each carbon atom in the hexagonal cycle has four electrons to share. One goes to the hydrogen atom, and one of each to the two neighboring carbons. This leaves one to share with one of its two neighboring carbon atoms, which is why the benzene molecule is drawn with alternating single and double bonds around the hexagon. The structure is also illustrated as a circle around the inside of the ring to show six electrons floating around in delocalized molecular orbitals the size of the ring itself. This also represents the equivalent nature of the six carbon-carbon bonds all of bond order ~1.5. This equivalency is well explained by resonance forms. The electrons are visualized as floating above and below the ring with the electromagnetic fields they generate acting to keep the ring flat. General properties: 1. They display aromaticity. 2. The carbon-hydrogen ratio is high. 3. They burn with a sooty yellow flame because of the high carbon-hydrogen ratio. 4. They undergo electrophilic substitution reactions and nucleophilic aromatic substitutions. The circle symbol for aromaticity was introduced by Sir Robert Robinson and his student James Armit in 1925 and popularized starting in 1959 by the Morrison & Boyd textbook on organic chemistry. The proper use of the symbol is debated; it is used to describe any cyclic pi system in some publications, or only those pi systems that obey e in others. Substitution Reactions of Benzene The chemical reactivity of benzene contrasts with that of the alkenes in that substitution reactions occur in preference to addition reactions, as illustrated in the following diagram (some comparable reactions of cyclohexene are shown in the gray box).


371

Many other substitution reactions of benzene have been observed, the five most useful are listed below (chlorination and bromination are the most common halogenation reactions). Since the reagents and conditions employed in these reactions are electrophilic, these reactions are commonly referred to as Electrophilic Aromatic Substitution. The catalysts and co-reagents serve to generate the strong electrophilic species needed to effect the initial step of the substitution. The specific electrophile believed to function in each type of reaction is listed in the right hand column.

2./ Nitration of an Aromatic Compound and Recrystallization Introduction: In this experiment, you will do an aromatic nitration experiment. You will use one of the starting materials below. These only have one group on the benzene ring, so you have the possibility of three products: ortho-, meta-, and para-. You will use melting point as the primary method to determine the identity of your product.

372


Reaction Scheme:

The –NO2 off the side of the benzene ring means the NO2 group could be ortho, meta, or para to the G-group. Possible starting materials:

Precautions: Nitric acid is a strong acid and a powerful oxidizing agent. Sulfuric acid is a strong acid. Wear gloves. If you spill any of these, wipe them up with wet paper towels. If you spill these on you, wash the affected areas with lots and lots of soap and water. Some of the organic starting materials and solvents are irritants, so wear gloves when handling these as well.


373

Reaction: Place a small stir bar and 10 mL of concentrated sulfuric acid in a 125 mL Erlenmeyer flask, and cool the flask in an ice-water bath while stirring for about 10 minutes. Prepare a mixture of 3 mL of concentrated nitric acid and 3 mL of concentrated sulfuric acid in a large test-tube, and cool it in your ice-water bath. Measure out 40 mmoles of your starting material (record exactly how much you use): weigh out liquids into another test tube. Add the starting material over a period of a minute to the Erlenmeyer flask. Keeping the Erlenmeyer flask in the ice-bath, add the cold mixture of nitric and sulfuric acids dropwise over about 10 minutes to the Erlenmeyer flask, while stirring the flask. After you have added the nitric and sulfuric acids, continue to stir the flask in the ice bath over the next 30 minutes. Product Isolation and Purification: Pour the reaction mixture, with stirring, into about 20 grams of ice in a small beaker. The product should precipitate as you stir the mixture. Collect the product by suction filtration, and wash it thoroughly with three small portions of ice-cold water. Remember to release the suction, add the wash solution and gently stir the wash liquid with the solid, and reapply the suction. Recrystallize the product from methanol (benzonitrile or methyl benzoate products) or 95% ethanol (bromobenzene product). Start with about 10 mL of solvent, and only use more if the solid does not dissolve when boiling. Once it has all dissolved in the boiling solvent, allow the flask to cool to room temperature, then cool it further in an ice-bath. Collect the product by suction filtration, and wash the product with a few mL of ice-cold solvent. Allow air to pull through the crystals for a few minutes. Transfer a small amount of crystals to a watch glass, and then recrystallize the rest of your product again. Transfer the twice-recrystallized product to another watch glass. Allow the products to dry for a few days further. When the crystals are thoroughly dry, measure their mass and melting point range. Place the twice-recrystallized crystals in a vial labeled as follows: Name of product Mass Your Name(s)

374


TLC Analysis: You will analyze your product for purity by thin layer chromatography (TLC). Dissolve a tiny amount of your starting material and your recrystallized products in acetone in separate test-tubes. Spot these on a TLC plate, and look at the spots under the UV light to make sure they are visible. Develop the plate using dichloromethane as the TLC solvent. When the solvent is 1-2 cm from the top, remove the plate, wave the plate around in the air to evaporate the solvent, and look at it under the UV light, circling the spots. Include your plate with your report.

http://en.wikipedia.org/wiki/Aromatic_hydrocarbon http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/virttxtjml/benzrx1.htm http://cstl-csm.semo.edu/hathaway/CH344/2010%20Spring/CH344%20 Nitration%20ofan%20aromatic%20compound%20version%202.doc

Keresd a kémiát!

375

KERESD BENNE A KÉMIÁT!

Szerkesztõ: Kalydi György A megoldásokat a [email protected] vagy levélben a Krúdy Gyula Gimnázium, Gyõr, Örkény út 8-10. 9024 címre küldjétek. Beküldési határidõ: 2013. január 7. Jó versenyzést kívánok mindenkinek! 3. idézet „Ám ez még nem minden. Cyrus Smithnek még egy vegyi anyagra volt szüksége, hogy tervét valóra váltsa: salétromsavas káliumra vagy egyszerûbb néven: salétrom sóra, még közönségesebben: salétromra. Cyrus Smith a növényi hamuból könnyen kivonhatta volna a hamuzsírt, és ebbõl éppolyan könnyen készíthetett volna salétromot. Igen ám, de ehhez salétromsav kellett volna, márpedig a mérnök éppen azzal nem rendelkezett, hiszen salétromot is csak azért akart szerezni, hogy végül is salétromsavat készíthessen belõle!” (Jules Verne: A rejtelmes sziget) Kérdések: 1. Mi is az a hamuzsír? Hogy lehet a növényi hamuból kivonni, és hogy készíthetett volna belõle Cyrus Smith salétromot? 2. Jellemezd a tiszta salétromsavat szín, szag, halmazállapot szempontjából! 3. Mi történik a salétromsavval fény hatására, és hogyan védekeznek ellene? Egyenletet is írj! 4. Egyes pozitív standardpotenciálú fémek, így az ezüst is oldódik a salétromsavban. Az arany viszont nem. Írd fel az ezüst oldódásának egyenletét! 5. Az elõbbi tulajdonsága alapján hogyan nevezik más néven a salétromsavat, és mi az az anyag, amely az aranyat is oldja? 6. A negatív standardpotenciálú vas, króm és alumínium viszont nem oldódik tömény salétromsavban. Vajon miért? Mi történik híg salétromsavas oldáskor? 7. Írd fel egyenlettel a salétromsav és a víz reakcióját!

376

Keresd a kémiát!

8. 9.

Írd fel egyenlettel a salétromsav és az ammónia reakcióját! Írd fel egyenlettel a salétromsav ipari gyártásának lépéseit! A reakciókörülményeket (hõmérséklet, katalizátor) is említsd meg! 10. Ismert az ún. nitráló elegy. Mibõl áll ez, és a kémia mely területén használják? 11. Milyen szemmel látható változás történik, ha salétromsav csöppen a kezünkre? Mi a neve a reakciónak? 12. A salétromsav sói a nitrátok. Mit tudsz a nitrátionról, térszerkezet és kötésszög tekintetében? 4. idézet „Mi a csoda van evvel a kocsival? Azután még néhány meglepetés: olaj és a benzin, amint az óra mutatja, aránytalanul erõsebben fogy, mint amennyit a kocsi és a megtett út indokol.” (Rejtõ Jenõ: A tizennégy karátos autó) Kérdések: 1. A benzint a kõolajból állítják elõ frakcionált desztillációval. Mi a lényege ennek a mûveletnek? Milyen frakciók jelennek meg? (Hõmérséklethatárokat is írj!) 2. Mibõl áll kémiailag a benzin? 3. A benzin minõségét oktánszámmal jellemezzük. Mi ez valójában? 4. Sorolj fel három oktánszámjavító adalékanyagot! 5. A kõolaj keletkezésére háromféle elméletet is alkottak. Melyek ezek? Írj róluk néhány mondatot! Melyiket igazolják kísérleti bizonyítékok? 6. A két világháború között Németországban már foglalkoztak mûbenzin elõállításával. Fischer és Tropsch vizsgálódott ezen a téren. Mibõl indultak ki és mit sikerült elõállítani?

„Határtalan kémia...”

377

„HATÁRTALAN KÉMIA...”

Szalay Luca

Új MKE-honlap a kémiatanításhoz Divatos és hálás téma manapság a hálózatkutatás, amelynek hazánkban is neves képviselõi vannak [1]. Nyilván nem véletlenül nõ ennek a területnek a jelentõsége, hiszen matematikai, természettudományi és társadalomtudományi vonatkozásai is bõven akadnak. A mindennapokban ezekbõl leginkább azt érzékeljük, hogy globalizálódó világunkban az internetet és az infokommunikációs eszközök teremtette lehetõségeket kihasználva, spontán önszervezõdéssel vagy különféle kezdeményezések nyomán gombamód szaporodnak az azonos érdeklõdési köröknek vagy érdekközösségeknek megfeleltethetõ csoportosulások. Se szeri, se száma az így létrejött valódi, virtuális vagy párhuzamosan mindkét közegben mûködõ hálózatoknak. Ezek megfelelõ körülmények esetén hihetetlenül gyors növekedésnek indulhatnak, és a korábbi technikai feltételek mellett elképzelhetetlen kicsi reakcióidõvel, széles körben és gyakran nagyon hatékonyan adnak válaszokat egyes problémákra. Magától értetõdõ, hogy a hálózatosodás egyik legfontosabb terepének minden országban és nemzetközi szinten is az egész társadalmat átfogó, hatalmas oktatási rendszernek kell(ene) lennie. A folyamat természetesen megindult, és már a természettudományok, sõt speciálisan a kémia tanítása és tanulása területén is produkált komoly eredményeket, különösen Németországban [2] és az angolszász országokban [3-5], valamint európai szinten is [6]. Magyarországon ez a folyamat sajnos elég lassan halad. A kémiát tanító tanárok személyes találkozásainak lehetõsége az utóbbi évtizedekben (a viszonylag szûk kört érintõ regionális és országos versenyek kivételével) megcsappant. Kevés a szaktárgyi továbbképzés és konferencia, a pedagógiai intézetek és a szaktanácsadás mûködésének feltételei sokat romlottak. A természettudományos

378


óraszámok csökkenése miatt gyakran egyetlen kolléga tanítja egy (vagy akár több) iskolában a kémiát. Ennek következtében a kémiatanárok sokszor úgy érzik, magukra vannak hagyva az útjukba tornyosuló nehézségek leküzdésében. Ráadásul az átlagéletkoruk magas [7], s az utóbbi években sajnos nagyon kevés fiatal szerez Magyarországon kémiatanári diplomát. Mindezen problémák együttesen azt eredményezték, hogy a kémiatanárok többsége már csak az oktatás színvonalának fenntartásáért harcol, megújulásra, szakmai eszmecserére, a minõség javítására nemigen nyílik lehetõsége (és alig-alig marad energiája). Mindemellett elmondható, hogy azért számos jó kezdeményezés (folyamatosan mûködõ honlapok, pl. [8, 9], levelezõlisták, pl. [10],) létezik a kémiatanárok munkájának segítésére. Az egyirányú információáramláson túl az önszervezõdésre is igen reményt keltõ lehetõségeket mutat be a megújult Sulinet [11], ahol biztonságos környezetben lehet a szûkebb szakmai érdeklõdési körnek megfelelõ csoportokat alkotni. A Magyar Kémikusok Egyesületének (MKE) véleménye szerint azonban szükség lenne arra, hogy a magyar nyelven tanító kémiatanárok a hazai kémikustársadalom nagy közösségébe szervezõdve juthassanak hozzá a munkájukat megkönnyítõ sokféle információhoz, módszertani javaslathoz és oktatási segédanyaghoz. Az MKE Kémiatanári Szakosztály vezetõsége ezért a létezõ levelezõlisták segítségével 2012. március 7-19. között kérdõíves felmérést végzett a kémiatanárok körében. Ennek eredményeként egyértelmûvé vált, hogy az MKE szándéka találkozik a tanár kollégák azon igényével, hogy közvetlenül és egy helyen hírt kaphassanak az õket érdeklõ továbbképzésekrõl, konferenciákról, kiadványokról, versenyekrõl, és egyúttal szükség esetén letölthessenek onnan különféle, szabad felhasználású dokumentumokat, prezentációkat, szakmódszertani anyagokat, s megismerhessenek számukra hasznos internetes oldalakat, szoftvereket. Ezért az MKE 2012. évi Küldöttközgyûlése megszavazta az aktív (azaz közoktatásban jelenleg is tanító) kémiatanárok számára a 2013-as évre a kedvezményes (50%, 3500 Ft) MKE-tagdíjat. Az MKE Kémiatanári Szakosztályának vezetõsége pedig egy olyan honlap fejlesztésébe kezdett, amely néhány héten belül az MKE honlapjáról ([12]) és közvetlenül is bárki számára elérhetõ lesz az interneten, és sok, a kémiatanárok által használható anyagot, internetes hivatkozást, hírt tartalmaz. Mivel az MKE Kémiatanári Szakosztálya vezetõségének véleménye szerint a hálózatosodás és az egymás munkájának segítése úgy valósulhat meg leghatékonyabban, ha a kollégák alkalmi látogatóból a honlap rendszeres használójává és a közösség aktív tagjává válnak, szorgalmazni kívánjuk, hogy minél több kémiatanár lépjen be a Magyar Kémikusok Egyesületébe. Ezért lesz az MKE kémiatanári honlapjának egy, csak az MKE-tagok számára elérhetõ


379

része, ahonnan terveink szerint sok, a kémiatanításhoz közvetlenül vagy tetszõleges átalakítás után, rugalmasan használható fájl tölthetõ le. Az egyesületi tagok természetesen több más kedvezményben is részesülnek. Például postán, ingyenesen megkapják a Magyar Kémikusok Lapja minden számát (amely az utóbbi években már gyakran közöl a kémiatanárok számára is érdekes és hasznos cikkeket) és csökkentett áron juthatnak hozzá bizonyos szolgáltatásokhoz, továbbképzésekhez. Nyugdíjas kémiatanár kollégáink pedig eleve a rendes (7000 Ft-os) éves tagdíj 50%-át fizetik. Terveink szerint az új honlapon a friss hírek között megjelennek majd a különféle események meghívói, pályázati lehetõségek és versenykiírások. Természetesen lesz közvetlen internetes hivatkozás az Irinyi János Országos Középiskolai Kémiaverseny elsõ két fordulójának feladatait és megoldásait, ill. a KÖKÉL legfrissebb számát is tartalmazó oldalakra. (Ez utóbbi a pontgyûjtõ versenyben a diákok által aktuálisan megoldandó és beküldendõ feladatsort is tartalmazza.) Hírt adunk majd az egyes tankönyvek és digitális tananyagok megjelenésérõl és beszerzési módjáról, a kémiatanárok számára továbbképzési lehetõséget jelentõ tanfolyamokról, konferenciákról, doktori képzésrõl, a szakmódszertan újabb irányzatairól, a kémiatanári szakdolgozatokról. Információkkal és letölthetõ vegyszercímkékkel, útmutatóval, mintafájlokkal igyekszünk majd segíteni a szertárkarbantartást (amely már sok év óta neuralgikus pont a kémiatanárok életében), valamint a vegyszerek és eszközök beszerzését és a hulladékok elszállítását. A szabadon elérhetõ oktatási segédanyagok között a kész (de tetszõlegesen átalakítható) tanulókísérleti feladatlapok és projekttervek mellett több oldalnyi hasznos internetes hivatkozást közlünk, amelyek például látványos kísérletekrõl készült videókhoz, a kémiatanításhoz használható érdekességekhez és interaktív periódusos rendszerekhez vezetnek. Az új kémiatanári honlapon az a – korábban már több kolléga által felvetett – ötlet is megvalósulhat, hogy bemutatjuk, milyen továbbtanulási és karrierlehetõségeket kínál a kémiatudomány, illetve a vegyipar / gyógyszeripar. Terveink szerint itt elõször közvetlenül az egyes szakképzõ és felsõoktatási intézmények, ill. kutatóintézetek, vállalatok (PR) oldalaira vezetõ internetes hivatkozásokat tüntetünk fel. Hosszabb távon pedig felajánljuk az ezekben az intézményekben, üzemekben, gyárakban dolgozó kollégáknak a lehetõséget arra, hogy saját magukat „reklámozó” anyagokat helyezzenek el itt. Készíteni kívánunk egy olyan prezentációt is, amely összefoglalja a kémia által nyújtott továbbtanulási és karrierlehetõségeket, és osztályfõnöki órán levetíthetõ (például fakultációválasztás elõtt). Ennek az elõadásnak a diasorát, valamint a hozzá tartozó háttéranyagot szintén elhelyezzük majd az új kémiatanári honlapon.

380


Természetesen örömmel fogadjuk majd a kollégák észrevételeit, javaslatait is a rendszeresen frissülõ és bõvülõ honlaphoz annak érdekében, hogy mindenki számára hasznos, a kémiatanítást segítõ eszközzé válhasson. Irodalomjegyzék: [1] http://halozatkutatas.lap.hu/ [2] http://sinus.uni-bayreuth.de/2930/ [3] http://www.rsc.org/learn-chemistry [4] http://my.rsc.org/talkchemistry [5] http://portal.acs.org/portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_ EDUCATION&node_id=89&use_sec=false&__uuid=43b16f70-c835-42d 7-8de1-f7b012c0005b [6] http://www.scientix.eu/web/guest/home [7] http://oknt.blog.hu/ [8] http://www.kfki.hu/chemonet/index1.html [9] http://www.kemavill.hu/ [10] http://www.chem.elte.hu/pr/kemtaninfo.html [11] http://kozosseg.sulinet.hu/hu [12] http://www.mke.org.hu/kezdolap.html (A honlapok utolsó megtekintésének idõpontja 2012. nov. 2.)

Dr. Szalay Luca ELTE Kémiai Intézet [email protected]

Versenyhíradó

381

VERSENYHÍRADÓ

Jövõre 30 éves a „BUGÁT” A TIT Stúdió Egyesület (Budapest) és a Berze Nagy János Gimnázium és Szakiskola (Gyöngyös) gondozásában, valamint a GYÖNGYÖK Mátra Mûvelõdési Központ (Gyöngyös) és a Mátra Múzeum (Gyöngyös) közremûködésével 2013 elsõ hónapjaiban 30. alkalommal kerül meghirdetésre a Bugát Pál Országos Középiskolai Természetismereti Mûveltségi Vetélkedõ („BUGÁT”). Ez a középiskolák 9–12. osztályos tanulói számára már 29-szer megrendezett kétfordulós vetélkedõ szemléletében, témakörében és hangulatában nagyon különbözik a többi tanulmányi versenytõl. A természetben megfigyelhetõ jelenségeket, vagy a laboratóriumban lejátszódó folyamatokat nem lehet egyetlen tantárgy segítségével (fogalomkörével) értelmezni. Ezért a háromfõs csapatok számára az a feladat, hogy a meghirdetett témát képesek legyenek a fizika, kémia, biológia, esetleg földrajz, környezetvédelem oldaláról megközelíteni, és ahol lehet, a középiskolás tananyag szintjén egymásra épülõen alkalmazni. A 29. vetélkedõ témaköre például a „Mozgás minden szinten, a csillagoktól az atomokig” volt. A verseny elsõ fordulóját, az „elõdöntõt” minden évben a tavaszi szünetben rendezik meg Budapesten, melyen a csapatok egy 3 órás írásbeli feladatot kapnak fizika, kémia, biológia és földrajz feladatlapon. A II. forduló, az országos „döntõ” 3 napos, és augusztus második felében, hagyományosan Gyöngyösön kerül megrendezésre. A döntõbe jutó csapatoknak „beugróként” egy, a vetélkedõ témájához kapcsolódó, kb. 8 oldalas, önálló kutatási tevékenységrõl szóló dolgozatot vagy tudománytörténeti feldolgozást kell beadniuk. A döntõ több fordulóból áll. Az írásbeli – az elõdöntõhöz hasonlóan – fizika, kémia, biológia és földrajz feladatok megoldása. A „gyakorlati forduló” számítástechnikai feladatok megoldásából, majd azt követõen laboratóriumi

382

Versenyhíradó

gyakorlatként jelenségek megfigyelésébõl, kísérletek-mérések elvégzésébõl és ennek megmagyarázásából áll. Ez a forduló terepgyakorlattal zárul. Az utolsó nap délelõttjén kerül sor a helyezéseket még mindig befolyásoló (mellesleg játékos, ezért rendkívül hangulatos) szóbeli döntõre. További információk a TIT Stúdió Egyesülettõl kérhetõk (1113 Bp., Zsombolyai u. 6.; [email protected], fax: 1/385-0414, tel.: 1/466-9064, vagy a TIT Stúdió Egyesület honlapján szerezhetõk (www.tit.hu). A rendezõk kérik, hogy az érdeklõdõk jelentkezésükkel támogassák a kerek évforduló alkalmából izgalmasnak ígérkezõ 30. verseny sikerességét. A Bugát Pál XXIX. Országos Középiskolai Természetismereti Mûveltségi Vetélkedõ döntõjének írásbeli kérdései kémiából 1.

2. 3.

4. 5.

Newton II. törvénye a testek mozgásállapot-változásának logikáját foglalja matematikai formába. (Az ok a külsõ erõ, míg az okozat a mozgásállapot megváltozása.) A folyadékok, gázok esetében a transzportot elindító vagy fenntartó okot hajtóerõnek nevezzük. Mi a hasonlóság és mi a különbség a vulkáni kitörés és a szél keletkezése között? Milyen transzportfolyamatokat fedez fel a gyertya égése során, és mi ezeknek a hajtóereje? Ludwig Boltzmann nyomán tudjuk, hogy a molekulák átlagos mozgási energiája arányos a hõmérséklettel. Egy csésze forró teában tehát nagy sebességgel mozognak a vízmolekulák, mégsem mozdul meg a csésze, nem löttyen ki a tea. Miért? A reakcióegyenletek felírása után határozza meg, hogy mi a hasonlóság és mi a különbség a víz kalciummal történõ reakciója és a víz elektromos árammal történõ bontása között! 1,27 gramm rezet oldunk fel maradéktalanul tömény (67 %-os) salétromsavban. A reakcióegyenlet birtokában milyen elektromos töltéssel rendelkezõ részecskék vándorolnak a folyamat során? Hány coulomb töltést jelent az összes töltésvándorlás? Hányféle reakciótípust fedez fel a reakcióban?

A gyakorlati forduló kérdései 1. feladat: Korlátozott mozgás Helyezzenek egy tyúktojást kb. 100 cm3 20%-os háztartási ecetbe (teljesen ellepje!). Figyeljék meg, hogy mi történik! A tojást célszerû idõnként kivenni az ecetbõl és folyó víz alatt óvatosan lemosni, esetleg ledörzsölni róla a gáz

Versenyhíradó

383

fejlõdését gátló réteget. Az oldást-ledörzsölést folytassák mindaddig, amíg egy áttetszõ hártya nem marad vissza. Szükség esetén cseréljék ki az ecetet. A leoldás befejezésével mérjék meg a tojás különbözõ irányú „átmérõit”, majd helyezzék tartósan csapvízbe, és kövessék a méret változását. A megfigyelések birtokában válaszolják meg az alábbi kérdéseket: Mi történik az ecetben? Miért? Mibõl készülhetett a tojás héja? Mi történik a hártyás tojással hosszú idõ alatt, mondjuk a verseny végéig? Miért? 2. feladat: Makroszkopikus mozgás Alakítsák hengerré a mellékelt teafilter papírokat, majd gyufával gyújtsák meg a szélénél. Figyeljék meg és magyarázzák meg a jelenséget! Milyen energiaátalakulást figyelhettek meg? 3. feladat: Mikroszkopikus mozgás Tegyünk 3-4 teáskanálnyi kristálycukrot egy hõálló pohárba, egy kanál súlyával szorítsunk egy gyümölcstea filtert a cukor felületére, majd a pohár falán óvatosan, lassan csorgatva rétegezzünk forró vizet a cukorra és a leszorított filterre. Milyen folyamatok jelennek meg a kísérlet során? Mit tapasztaltak, és mi a jelenség magyarázata? 4. feladat: A biológiai energiatermelés sebessége Az elõre kimért (1 gramm tömegû) élesztõt keverjék el csomómentesen egy Erlenmeyer-lombikban 200 cm3 5 tömegszázalékos cukoroldattal, majd zárják le tökéletesen a mûanyag gázelvezetõ csõvel ellátott gumidugóval (ez lesz a „fermentor”). Amikor beindul a gázfejlõdés, a rendelkezésre álló eszközök segítségével mérjék meg a fejlõdõ gáz térfogatát az idõ függvényében! Ismételjék meg a mérést a 10 és a 20 tömegszázalékos cukoroldattal is. Írják fel a reakcióegyenletet! Ábrázolják a gázfejlõdés (átlagos) sebességét a cukorkoncentráció függvényében! Értelmezzék a kapott eredményt! Figyelem: A minél kisebb hiba elérése érdekében igyekezzenek a sorozatokat azonos körülmények között, azonos várakozási idõvel elvégezni. A fejlõdõ gáz apró

384

Versenyhíradó

buborékai megtapadnak a lombik falán, ezért a folyadékot (a titrálással alkalmazott mozdulattal) állandóan kevergetni kell. Vigyázzanak azonban arra is, hogy a keverés sebessége is azonos legyen minden esetben. 5. feladat: Égési sebesség mérése A „tõkesúllyal” ellátott gyertyát helyezzék a fõzõpohárba. Mit tapasztalnak? Egyensúlyban van-e az úszó gyertya? Gyújtsák meg a gyertyát, és mérjék a gyertya hosszának változását az idõ függvényében, alkalmasnak talált idõközökben (pl. 3-5 percenként). Egyensúlyban van-e az égõ gyertya? Miért? Ábrázolják grafikonon az gyertya hosszának változását az idõ függvényében (az égési sebességet), és értelmezzék a diagramot!

Naprakész

385

NAPRAKÉSZ

Idén is átadták a Magyar Kémia Oktatásért díjakat Tizennegyedik alkalommal adták át a Magyar Kémia Oktatásáért díjat annak az öt kémiatanárnak, akik kiemelkedõ szakmai munkásságukkal és elhivatottságukkal hozzájárultak a jövõ nemzedékének felkarolásához, az utánpótlás-neveléséhez. A Richter Gedeon Alapítvány a Magyar Kémia Oktatásért kuratóriuma évek óta jutalmazza azokat az általános és középiskolai tanárokat, akik odaadó munkájukkal segítik a magas szintû szakképzést, felkarolják és tudásukkal támogatják a tehetséges diákokat. Az ünnepélyes ceremóniára idén is a Magyar Tudományos Akadémián került sor, ahol a rangos elismerés mellett 400 ezer forintos díjat vehettek át a kitüntetett kémiatanárok. A díjakat Dr. Pellioniszné dr. Paróczai Margit, a Richter Gedeon Nyrt. emberierõforrás-igazgatója adta át. Bemutatjuk a 2012. évi díjazottakat: Nagy Mária, Kodály Zoltán Gimnázium, Pécs Nagy Mária tanárnõ 1980-ban kémia és fizika szakon szerzett diplomát a Kossuth Lajos Tudományegyetemen. Az egyetem elvégzése után egy évig Siklóson tanított, majd volt kémiatanára, Kromek Sándor hívó szavára 1983-ban visszatért az Alma Materbe, a pécsi Nagy Lajos Gimnáziumba. Nagy lelkesedéssel vetette bele magát a munkába, tanítványai rajongtak érte. Közülük sokan ma már elismert kémikus szakemberek. 1989-ben a Baranya Megyei Pedagógiai Intézet pályázatán I. díjat nyert a „Kémia feladatok és megoldások” címû munkájával. Az 1998/99-es tanévtõl a Kodály Zoltán Gimnáziumban tanít, ahol a mûvész, valamint zenész fiatalok között missziós szerepet tölt be. A ’90-es évek második felétõl az Irinyi János Kémiaverseny megyei fordulójának szervezõje és lebonyolítója, az utóbbi években pedig az országos versenybizottságnak is tagja. Még a nyári szabadsága alatt is aktívan munkálkodik, kémikus táborokat szervez nagy sikerrel.

386

Naprakész

Sipos Judit, Vegyipari Szakközépiskola, Debrecen Sipos Judit tanárnõ diplomáját 1991-ben a debreceni Kossuth Lajos Tudományegyetem Természettudományi Karán matematika-kémia tanári szakon szerezte. Az ötödéves gyakorló tanítását kémia tantárgyból már jelenlegi iskolájában a Vegyipari Szakközépiskolában végezte. Tanári pályáját az intézmény kollégiumában nevelõtanárként kezdte. A kollégiumi évek alatt is tanított kémiát, majd két év múlva az iskolában folytatta munkáját. Azóta matematikát és kémiát oktat, mindemellett laboratóriumi gyakorlatokat is vezet. Tanítványainak pályakezdõ kora óta, tanítási órákon túl is rendszeresen segít a felkészülésben, legyen az korrepetálás vagy versenyfelkészítés. Munkája során tanulói elméleti tudását és gyakorlati feladatmegoldó készségét is kiváló pedagógiai érzékkel fejleszti. Számos tanítványa került be, és szerzett értékes helyezést az OKTV, OSZTV, SZÉTV és az Irinyi János Középiskolai Kémiaverseny országos döntõjében. Folyamatosan magas színvonalon, nagy szakmai igényességgel dolgozik, fiatalabb kollégáival empatikus, munkájukat rendszeresen figyelemmel kíséri, támogatja. Pályája során számos iskolai és városi szintû elismerésben részesült. Horvát József, Kiss Bálint Református Általános Iskola, Szentes Horvát József tanár úr a horvátországi Vörösmarton született. 1982-ben fizika-kémia szakos tanári diplomát szerzett a szegedi József Attila Tudományegyetemen. 1991-ben Magyarországra költözött, s itt kezdett tanítani. 1996 szeptembere óta tagja a Kiss Bálint Református Általános Iskola tantestületének. Kiváló képességû, innovatív tanár. Rendszeresen részt vesz képzéseken, tanfolyamokon. A tehetséggondozás területén kitûnõ eredményekkel büszkélkedhet. Tanítványai évek óta a legjobbak között szerepelnek a legrangosabb kémiaversenyeken: a Hevesy György Kémiaversenyen, a Curie Emlékversenyen, a Református Középiskolák Országos Kémiaversenyén, a Melegh István Kémiaversenyen. Egyre több tanítványa folytatja tanulmányait kémia tagozaton a középiskolákban, majd az egyetemeken. Hetente egy-egy szakkört vezet a hetedik és nyolcadik osztályosoknak. Évente két-három alkalommal látványos kémiai kísérleti bemutatót szervez az alsóbb évfolyamok számára. Dr. Kiss Szilvia, Szabó Gyula Alapiskola, Dunaszerdahely Dr. Kiss Szilvia tanárnõ Dunaszerdahelyen született, az alapiskolát szülõhelyén, a középiskolát Pozsonyban, a Duna Utcai Magyar Tannyelvû Gimnáziumban végezte. 1995-ben matematika-kémia szakos tanári diplomát szerzett a Nyitrai

Naprakész

387

Pedagógiai Fõiskolán. 2008-ban védte meg doktori értekezését a nyitrai Konstantin Filozófus Egyetemen, 2009-ben tett 2. kvalifikációs vizsgát a Selye János Egyetemen, Komáromban. Kiss Szilvia tanárnõ, aki az elsõ öt végzõs magyar kémiatanár közé tartozik, a mai napig hû maradt hivatásához és a dunaszerdahelyi Kodály Zoltán Magyar Tannyelvû Alapiskolában tanít. Számos kémiaversenyre készítette föl diákjait, akik a szlovákiai versenyeken kívül eredményesen vettek részt a Marosvásárhelyen szervezett 6. és a Pécsett szervezett 7. Nemzetközi Kémikus Diákszimpóziumon. A 8. Kémikus Diákszimpóziumot 2013-ban Dunaszerdahelyen tartják a tanárnõ vezetésével. Halusz Magdolna, Munkácsi Szent István Katolikus Líceum Halusz Magdolna tanárnõ 1957-ben az Ungvári Állami Egyetemen szerzett kémikus, kémiatanári diplomát. Magyarul, németül, ukránul, oroszul beszél. 1957-1960 között Dolhán, 1960-1966 között a munkácsi 2. sz. középiskolában, 1966-1998 között a munkácsi 20. sz. középiskolában, 1998-2003 között a Munkácsi II. Rákóczi Ferenc Középiskolában, 2003-tól pedig a Munkácsi Szent István Líceumban dolgozik. Jelenleg is tanít. Tanári fokozata „sztarsij vcsétely”, kiváló pedagógus. Több tucat tanítványa választotta a kémikusi hivatást, a Szent István Líceumból is már ketten. Kilenc éven keresztül osztályfõnökként is kitûnõ nevelõmunkát végzett. Tanítványai jó eredménnyel vesznek részt a tantárgyi vetélkedõkön. Rendszeresen küld résztvevõket a KMPSZ által rendezett kémiavetélkedõkre is, ahol eddig már 1., 2., és 3. helyezést is nyertek.

Magyar Kémia Oktatásért Díj 2012 Balról – Sipos Judit, Vegyipari Szakközépiskola, Debrecen; Halusz Magdolna, Munkácsi Szent István Líceum; Dr. Pellioniszné dr. Paróczai Margit, emberierõforrás-igazgató Richter Gedeon Nyrt.; Dr. Löw Miklós, kuratóriumi elnök, Richter Gedeon Alapítvány a Magyar Kémia Oktatásért; Horváth József, Kiss Bálint Református Általános Iskola, Szentes; Dr. Kiss Szilvia, Szabó Gyula Alapiskola, Dunaszerdahely; Nagy Mária, Kodály Zoltán Gimnázium, Pécs

388

Naprakész

Varázslatos kémia nyári tábor 2012 Az idén negyedik alkalommal került megrendezésre a Magyar Kémikusok Egyesülete szervezésében a kémia tehetséggondozó tábor általános iskolai és középiskolai versenyek nyertesei, helyezettjei részére. A korábbi években Pécs, Nyíregyháza, Eger, és most Szeged látott minket vendégül. Egészen pontosan a Szegedi Tudományegyetem Kémiai Tanszékcsoportjából Németh Veronika volt a vendéglátónk. A mindenki által várt és elvárt, zajos és színes kísérletekbõl ezúttal sem volt hiány, ezt Árus Dávid vezetésével a tanszék szabadságukat felfüggesztõ dolgozói, doktoranduszai és hallgatói biztosították. A tábor július 9-13. között került megrendezésre, hétfõtõl péntekig intenzív tudományos életet folytatott a 25 diák résztvevõ a tanszék laborjaiban és elõadótermeiben. Általában valamely téma vagy témák körül szervezõdik a tábor. Ebben az évben a klasszikus laborkémia volt a téma, de a Szegedi Biológiai Központ segítségével a diákok a fehérje tömegspektrometriába is betekintést kaptak, sõt a mintaelõkészítést és a mérést, kiértékelést is kipróbálhatták valódi mintákon. Megkaptuk az igazi kánikulát, de még izzadni sem volt elegendõ idõ a bõséges programok között. Elpakolva a szálláson, ebéd után megkezdõdött a tudományos program. Egészen pontosan tudománytörténeti programmal kezdtünk, mert a diákok elsõ feladata Szeged felfedezése volt, Szent-Györgyi Albert munkásságával, életével kapcsolatban. A kapott térkép, utalásokat tartalmazó leírás segítségével indult a felfedezés, és mindegyik csapat sikerrel vette ezt az akadályt. Utána a tanszék kutatócsoportjai látták õket vendégül, de nem csak egyszerû nézelõdésrõl volt szó. Hagyományosan a tábori résztvevõk egyik feladata a kiscsoportos projektmunka, ezúttal a projektfeladat a kutatócsoportok kikérdezése, és a hallottak feldolgozása volt az utolsó napon megtartott elõadás keretében. A vacsora után Árus Dávid és csapata mutatta be az elsõ kísérletsorozatot, nagy sikerrel – még a füstjelzõ rendszer sem riasztott be, pedig õk mindent megtettek ennek érdekében. A keddi nap tudományos programja a Szegedi Biológiai Központban kezdõdött, ahol két részletben kipróbálhatták a nagymûszeres proteomikát – ez az elegáns neve annak az utóbbi tíz évben létrejött tudományterületnek, ami a fehérjék szerkezetvizsgálatában komoly áttörést eredményezett. A délutánt viszont hagyományos analitikai laborban töltötte a társaság, ahol ionvadászat és egy komplett analitikai mérés (rézion meghatározása) volt a feladat egyénileg vagy kétfõs csoportokban. Megjegyzem, a diákok ugyanazokat a feladatokat kapták, mint az egyetemi hallgatók, és a laborvezetõk maximális

Naprakész

389

megelégedésére igen jól vették ezt az akadályt. Az üvegtechnika bemutató izgalmas látványosságot jelentett. A vacsora elõtti elõadást Dr. Sipos Pál tartotta, aki alternatív tudomány címmel a ma annyira divatos témákról (csodavizek, csodagyógyszerek és egyéb csodák) beszélt, okosan és visszafogottan, a logikus gondolkodást elõtérbe helyezve. A vacsora után Dr. Pálinkó István kutatásaiból kaptunk ízelítõt. Szerdán folytatódtak a laborgyakorlatok, de délután átsétáltunk Újszegedre a Napfény fürdõbe. A társaság persze nagyot pancsolt a csúszdákon, kalandmedencékben, épültek a homokvárak is, de nem tudták megtagadni magukat, és folyamatosan ment egymás „vizsgáztatása”, különbözõ kémiai kérdésekkel. El tudják képzelni, ahogy homokvárépítés közben a Schrödinger-egyenletrõl beszélget egy csapat 14-17 éves kamasz? A Napfény fürdõt Kiss Tamás professzor úr elõadása követte. Az esti program része volt egy fórumbeszélgetés is, ahol Prof. Dr. Kiss Tamás tanszékvezetõ, Dr. Sipos Pál és Dr. Pálinkó István válaszolt a diákok kérdéseire, beszélt a saját kutatásairól vagy éppen a szakmával kapcsolatos élményeirõl. A csütörtök ismét kemény munkával telt, az egyetemi laborgyakorlatokból átemelt reakciókinetikai és elektrokémiai méréseket végezték el diákjaink, egymást váltva a különbözõ laborokban. Este pedig a következõ napi elõadások anyagának összeállítása folyt. Egyéb kulturális élményünk is volt az este, hiszen munka közben megleshettük a Szabadtéri Játékok Hegyen-völgyön lakodalom darabjának fõpróbáját. Pénteken még egy látványos kísérletsorozatot kaptunk, de most, mint aktív résztvevõk. A tanszék által összeállított, a környékbeli iskolákba is elvitt kísérleteket csinálták végig diákjaink, majd a beszámolók következtek, és gyors ebéd után jött a hazautazás. Az érdeklõdés azóta is fennmaradt, erre jó példa a tábor – a diákok által létrehozott – Facebook-oldala, ahol most is mennek az üzenetek, felkerülnek fényképek, hírek a csapat dolgairól (http://www.facebook.com/groups/348718448539275/) Nem jó azonban, ha csak a szervezõk írnak egy ilyen rendezvényrõl, ezért csatoljuk Vörös Jani (régi táborosunk) komplett kis írását is, aki a saját szempontjai szerint számol be errõl az öt napról. Nagy-nagy köszönettel tartozunk a minden kérésünket teljesítõ és kiváló szakmai programot összeállító vendéglátóknak, akik nevét itt szeretném köszönetképpen megemlíteni: Németh Veronika fõszervezõ, Árus Dávid fõ kísérletezõ és Berkesi Dániel, Endrõdi Balázs, Dr. Jakusch Tamás, Matyuska Ferenc, Nánási Nikolett, Ocskó Szilárd, Oncsik Tamás, Orosz Eszter, Samu Gergely, Sipiczki Mónika,

390

Naprakész

Tabajdi Réka, Vágvölgyi Máté, valamint Fazekas Gézáné és Mityókné Bíró Erika technikusok és Asbóth Csaba, Reisz Ferenc üvegtechnikusok. A tábor sikeréhez nagymértékben járultak hozzá támogatóink: MOL Nyrt, Richter Gedeon Nyrt és a Mozaik Kiadó Kft. Köszönjük, hogy évrõl évre segítik tehetséggondozó programunkat. Az MKE részérõl a szervezést Androsits Beáta, Martonné Ruzsa Valéria és jómagam végeztük, és persze mi voltunk a kísérõk is az egész tábor során. Ennek ellenére azért aludtunk is egy keveset… Dr. Medzihradszky Dénes

A 2012. évi kémiatábor Idén is eljött az immár jó pár éve bevezetett kémiatábor ideje, amelynek idén a Szegedi Tudományegyetem adott otthont. Most talán még több tapasztalatot szerezhettünk, mint tavaly, hiszen több volt a szakmai program, és egy világhírû egyetem tevékenységébe nyerhettünk betekintést. Elsõ nap a megérkezést követõen városnézõ körútra indultunk csapatonként, ami nem csupán bámészkodást jelentett, hanem egy feladatlapot is kitöltöttünk a város nevezetességeirõl és az azzal kapcsolatos kérdésekrõl. Ebbõl is látszik, hogy a kémikusok sokszínû emberek, hiszen ezekben a kérdésekben érintettük a történelmet, az irodalmat és a mûvészeteket is. Ezen kívül alaposan kiismertük magunkat Szeged belvárosában, így másnap már egész otthonosan járkáltunk. Elsõ nap megismerkedtünk az egyetem fiatal kutatóival is, akik segítettek a projektmunkák adatgyûjtésében. A nap legizgalmasabb része viszont az esti látványos kísérletezés volt, ahol számos színes, fényes, sõt hangos kísérletet figyelhettünk meg, ilyen volt pl. az ólom-azid felrobbantása, ami után sokaknak még másnap is csengett a füle. Kedden meglátogattuk az újszegedi molekuláris biológiai központot, bár a tömegspektrometriás mérés lényegét nem tudtam megérteni, egyedül azt élveztem, hogy a mintát magunk pipettáztuk a tálcára. Délután titrálásokat végeztünk. Nekem ez a kedvencem, ebben az esetben a rézionmennyiséget kellett meghatározni jodometriával és komplexometriával. A jodometriás mérés különösen jól sikerült, mindössze 0,4%-ot tévedtem, pedig az nagy körültekintést igényel, mert elõször ki kell mérni megfelelõ mennyiségû kálium-jodidot, amit a rézoldathoz adunk, utána 5 percig sötétben kell tartani, majd a keletkezett jódot tioszulfáttal visszatitráljuk, ügyelve, hogy a keményítõindikátort csak a titrálás vége felé adjuk az oldathoz. A szalmasárga átcsapási színt pedig, ami majdnem fehér, inkább vajszínûnek nevezhetõ, szintén elég nehéz eltalálni. Az esti elõadások közül nekem legjobban Sipos Pál docens elõadása tetszett, melyben az áltudományokról világosította fel a hallgatóságot.

Naprakész

391

A célkeresztben szerepeltek a vízmeghajtású autó, az anionmentes víz és hasonló természettudományos képtelenségek is. Szerdán meglátogattuk az üvegtechnikai mûhelyt, ahol az egyetem törött laboreszközeit javítják, illetve új üvegeszközöket is gyártanak. A pipettákon és lombikokon kívül üvegsünöket és egy kacsa alakú sípot is készítettek, amit ugyan senki nem tudott megszólaltatni. A mûhelyben az volt a legjobb, hogy a mesterek mindent kézzel, illetve szájbefúvással csináltak, egyszerû kézi eszközökkel dolgoztak, így nyomon követhettük a munkafolyamatokat. Ezután a mi csoportunk újból az analitikai laboratóriumba került, ezúttal ionvadászatot végeztünk, ami jóval nehezebb feladatot jelentett, mint a titrálás. Én 10-bõl mindössze 2 iont találtam meg, és volt egy fekete kõzetszerû anyag, ami minden vegyszernek ellenállt, de még hevítésre se csinált semmit. De nem is a siker a lényeg, hanem az, hogy ezzel is tapasztalatot szereztünk. Este az egyetemi oktatókkal folytattunk megbeszélést, bár kérdezni csak egy-két ember mert, mégis kedélyesen folyt a fórum, és megismertük a komoly elõadók emberi oldalát is. Csütörtök délelõtt a mi csoportunk reakciókinetikai gyakorlatokat végzett. Ez azt jelenti, hogy párosával dolgoztunk: az egyik mérte stopperórával az idõt és vezényelte az összeöntést, a másik pedig összeöntötte az elegyeket és figyelte a színváltozást. Így le tudtuk mérni a reakcióidõt, majd bonyolult számítások útján ki tudtuk volna számítani a reakciósebességet is, de erre szerencsére már nem került sor. Délután elektrokémiával foglalkoztunk: Daniell-elemet állítottunk elõ, majd lemértük voltmérõvel a feszültséget és kiszámítottuk az elektromotoros erõt, majd grafikonon is ábrázoltuk a koncentráció függvényében. Összehasonlítottuk a mérések alapján lerajzolt grafikon meredekségét a kiszámított meredekséggel: nekem jó 25%-os eltérésem volt, de itt is a tapasztalatszerzés a fontos. Délután még elmentünk megnézni a Szent-Györgyi Albertrõl szóló kiállítást, ami miatt tulajdonképpen Szegedre jöttünk. Pénteken néhány szórakoztató kísérlet elvégzése után a projektek bemutatására került sor, amelyekre az elõzõ napokban (vagy inkább éjszakákon) készültünk. Mi a kõolaj-kitermelésrõl gyûjtöttünk adatokat, amelyeket utolsó nap PPT-s formában adtam elõ. Az elõadás után többen is jelezték, hogy nagyon tetszett nekik. Egyébként a többi elõadás is jól sikerült, és a tudományos pontosság mellett mindegyikben megvolt (a miénkben különösen) a lazaság is. Így telt el ez a szûk öt nap, munkával, sok éjszakázással, mégis vidáman. Senki nem panaszkodott akkor sem, ha negyed 3-kor feküdtünk le, hiszen én is mindig azt mondtam, hogy aludni otthon is lehet, itt viszont az éjszakák munkával teltek, és persze zajlott a társasági élet, ami növelte a kitartást. 2 óra erejéig azért az újszegedi szabadtéri élményfürdõt is meglátogattuk, utolsó éjszaka pedig kifestettük egymást, ami a tanároknak is tetszett. Vörös János

392

Naprakész

Naprakész

393

394

Naprakész

Bayer: Tudomány egy jobb életért A Bayer a világ szinte minden táján ismert nemzetközi nagyvállalat. Az emberiség életét leginkább meghatározó területeken – mint például az egészségvédelem, a növényvédelem, vagy a polimer alapú ipari anyagok – folytat sikeres kutatásokat. A Bayer egészségügyi üzletágának központja Németországban, Leverkusenben található. Az itt dolgozó kollégák olyan új termékek után kutatnak, amelyek különbözõ betegségek megelõzésére, felismerésére vagy kezelésére alkalmasak.

A Bayer növényvédelmi ágazatának központja szintén Németországban, Monheimben található. Ez a terület napjainkban világelsõ a növényvédelem, a kártevõirtás, a növény- és vetõmagnemesítés kutatása terén. A Bayer anyagtudományi ága, a világ vezetõ polimer alapú ipari alapanyagok gyártóinak egyike. A polikarbonát és poliuretán alapanyagok kutatása, fejlesztése mellett, új megoldásokat kínál a festékek, lakkok, vagy ragasztók területén is. Termékeinek legnagyobb felhasználói az autóipar, az építõipar, az elektronika, a sport és szabadidõs termékek

Naprakész

395

gyártói, de ide sorolhatók a csomagolóipar és az egészségügyi berendezések fejlesztõi is. Világszerte elismert, nemzetközi vállalat lévén a Bayer tisztában van társadalmi felelõsségével is. Klímavédelmi beruházásai mellett a világon több mint háromszáz szociális jellegû projektet támogat. A Bayer vállalati filozófiájának és stratégiájának alapja a fenntartható fejlõdésre való törekvés. A Bayer vállalat értékeit, küldetését egy mondatban a következõképp foglalhatjuk össze:

„Tudomány egy jobb életért”

A szám szerzõi

Bacsó András MSc-hallgató, ELTE TTK, Kémiai Intézet, Budapest Berta Dénes BSc-hallgató, ELTE TTK, Kémiai Intézet, Budapest Dr. Borbás Réka középiskolai tanár, Szent István Gimnázium, Budapest Kalydi György középiskolai tanár, Krúdy Gyula Gimnázium, Gyõr Kramarics Áron PhD-hallgató, ELTE TTK, Kémiai Intézet Dr. Lente Gábor docens, Debreceni Egyetem MacLean Ildikó középiskolai tanár, BME Két Tanítási Nyelvû Gimnázium Dr. Medzihradszky Dénes vegyész, informatikus Budapest Dr. Róka András adjunktus, ELTE TTK, Kémiai Intézet Dr. Stirling András tudományos tanácsadó, MTA Kémiai Kutatóközpont, Budapest Dr. Szalay Luca adjunktus, ELTE TTK, Kémiai Intézet Dr. Szemrád Emil nyugalmazott egyetemi tanár, Ungvár Varga Szilárd tudományos segédmunkatárs, MTA Kémiai Kutatóközpont, Budapest Vörös János tanuló, Váci Mihály Gimnázium, Tiszavasvári Vörös Tamás MSc-hallgató, ELTE TTK, Kémiai Intézet

A felfedezés öröme. A tanulás élvezete. A tudomány és a technika varázslatának megértése. Innovatív, kutató vállalatként a Bayer szeretné átadni a tudomány és a kutatás iránti szenvedélyét a fiataloknak. Bayer: Science For A Better Life.

Szemrád Emil: A NIKKEL BIOLÓGIAI SZEREPE

Recommend Documents